QSFP-DD800, 800G 및 1.6T 이더넷 혁신

데이터 중심의 세계로 접어들면서 이더넷의 중요성은 더욱 부각되고 있습니다. 기본적으로 이더넷은 컴퓨터를 연결하여 로컬 네트워크를 형성하고 이를 통해 장치가 다른 장치와 통신할 수 있도록 하는 기술입니다. 그러나 시간이 지남에 따라 이더넷은 초기 10Mbit/s에서 현재 800G, 심지어 1.6T에 이르는 속도를 갖춘 글로벌 데이터 통신 시스템으로 발전했습니다. 이 엄청난 발전에는 어려움이 따르지만, 각각의 돌파구는 기술의 큰 도약을 의미합니다.

QSFP-DD800 광트랜시버 모듈이란 무엇입니까?

QSFP-DD800은 QSFP-DD MSA에서 정의한 고속 핫스왑 가능 패키징 모델인 Quad Small Form-factor Pluggable Double Density를 나타냅니다. 기존 광섬유 네트워크 장비와 호환성이 뛰어나 데이터 센터 업그레이드 및 확장이 용이합니다.

전송 거리 정보

전송거리로 보면, QSFP-DD800 광학 모듈은 일반적으로 VR(50m), SR(100m), DR/FR/LR(500m/2km/10km) 등으로 분류할 수 있는 다양한 거리 옵션을 지원합니다.

광학 인터페이스 유형 정보

QSFP-DD800 광 모듈의 광 인터페이스 유형은 주로 MPO, LC 및 VSFF(CS/SN/MDC)로 분류됩니다.

800G 이더넷

800G 이더넷은 데이터 전송 및 통신 네트워크를 위한 고속 이더넷 기술로, 초당 800기가비트(800Gbps)의 데이터 전송 속도를 제공합니다.

800G 이더넷은 이전 세대의 400G 이더넷보다 두 배 빠르며, 대규모 데이터 전송, 고화질 비디오, 클라우드 컴퓨팅, 사물 인터넷 및 기타 고대역폭 요구 사항을 처리하기 위한 더 큰 대역폭을 제공합니다. 800G 이더넷은 일반적으로 PAM4(펄스 진폭 변조 4)를 사용하여 데이터를 전송하는 고차 변조 기술을 사용하여 각 심볼이 여러 비트의 정보를 전달할 수 있으므로 데이터 전송 속도가 증가합니다. 800G 이더넷은 데이터 센터 네트워크에서 중요한 응용 분야가 있으며, 데이터 센터 내 서버 간의 상호 연결 속도를 개선하여 대규모 데이터 처리 및 클라우드 컴퓨팅을 용이하게 할 수 있습니다. 800G 이더넷을 달성하려면 일반적으로 고속 데이터 전송을 지원하고 일반적으로 저전력 설계를 사용하여 에너지 효율성을 개선할 수 있는 고급 네트워크 하드웨어 및 광 모듈이 필요합니다. 800G 이더넷의 표준화는 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)가 주도하며, 이는 서로 다른 제조업체의 장치 간의 상호 운용성을 보장하는 데 도움이 됩니다.

800G 이더넷의 현재 상태

현재 800G 이더넷 구현은 8개 채널을 사용하며 각 채널의 전송 속도는 100Gbps입니다. 이는 이전 세대의 4Gbps에서 50Gbps로 PAM100(800단계 변조) 속도를 두 배로 향상시킵니다. 개발 중인 차세대 200G 트랜시버는 각 채널의 속도를 4Gbps로 증가시킬 것이며, 이는 고차 변조와 PAMXNUMX 데이터 속도를 동시에 높여야 하기 때문에 상당한 과제를 안겨줍니다.

과제 XNUMX: 스위치 실리콘 SerDes

800G 이더넷의 채널 속도를 높이려면 더 빠른 네트워크 스위치 칩이 필수적입니다. 네트워크 스위치 칩은 데이터 센터 내 요소 간 낮은 대기 시간 전환을 구현하는 데 사용되며, 이는 고성능 컴퓨팅 및 대규모 데이터 전송을 지원하는 데 중요합니다. 전체 스위치 칩 대역폭의 증가를 지원하기 위해 SerDes의 속도, 수 및 전력도 증가하고 있습니다. 현재 SerDes 속도는 10Gbit/s에서 112Gbit/s로 증가했으며, 칩 주변의 SerDes 채널 수는 64Tbps 세대에서 512개에서 51.2개로 증가했습니다. 그러나 SerDes 전력 소비는 시스템의 전체 전력 소비에서 중요한 부분이 되었습니다. 102.4T 스위치에는 512개의 200Gb/s SerDes 채널이 있으므로 차세대 스위치 칩은 대역폭을 다시 두 배로 늘릴 것입니다. 이 실리콘 스위치는 800Gb/s 채널에서 1.6G 및 224T를 지원합니다.

해결 방법 :

o 더 빠른 SerDes: 증가하는 데이터 전송 수요를 충족하기 위해 더 빠른 기술을 연구하고 개발합니다. 여기에는 속도 증가, 전력 소비 감소, SerDes의 신호 무결성 개선이 포함됩니다.

o 전력 최적화: SerDes의 전력 소비를 줄이기 위해 전력 최적화 설계 방식을 채택합니다. 여기에는 고급 CMOS 프로세스 및 저전력 회로 설계 사용이 포함됩니다.

과제 XNUMX: 펄스 진폭 변조

고차 변조는 심볼당 비트 수 또는 단위 간격(UI)을 늘려 채널 대역폭과 신호 진폭 간의 균형을 제공합니다. 표준은 종종 데이터 전송 속도를 높이기 위해 고차 변조 방식을 모색합니다. PAM4 변조는 이전 세대 제품과 역호환되며, 고차 변조 방식과 비교할 때 더 나은 신호 대 잡음비(SNR)를 제공하여 지연을 유발하는 전방 오류 정정(FEC) 오버헤드를 줄입니다. 그러나 아날로그 대역폭 제한과 혁신적인 DSP 방식을 통해 달성된 고급 이퀄라이제이션으로 인해 PAM4에는 더 나은 아날로그 프런트 엔드(AFE)가 필요합니다.

해결 방법 :

o 향상된 AFE(아날로그 프런트 엔드): 고차 변조 방식을 지원하기 위해 고성능 아날로그 프런트 엔드를 연구 및 개발합니다. 여기에는 보다 정확한 클럭 복구, 낮은 지터 및 향상된 신호 처리 기능이 포함될 수 있습니다.

o 고급 이퀄라이제이션 기술: 혁신적인 디지털 신호 처리(DSP) 및 이퀄라이제이션 기술을 사용하여 채널의 왜곡과 잡음을 극복합니다. 이는 PAM4 신호의 신뢰성을 향상시키는 데 도움이 됩니다.

o 더 높은 변조 솔루션 살펴보기: PAM4는 현재 800G 이더넷에서 널리 사용되지만 미래 표준에서는 PAM6 또는 PAM8과 같은 고차 변조 방식을 채택할 수 있습니다. 이렇게 하면 기호당 전송 속도가 증가하지만 복잡성도 높아집니다.

800G 이더넷의 비트 오류율을 줄이는 방법은 무엇입니까?

고속 데이터 전송에서 신호는 채널을 통과할 때 다양한 간섭 및 감쇠 요인의 영향을 받습니다. 여기에는 신호 감쇠, 잡음, 누화 및 기타 신호 왜곡 요인이 포함됩니다. 이러한 요인으로 인해 신호에 비트 오류가 발생하는데, 이를 비트 오류라고 합니다. 데이터 전송 중 비트 오류가 있으면 심각한 데이터 손상이 발생하여 데이터의 가용성과 무결성이 저하될 수 있습니다. 100G 이더넷 등 이전의 고속 데이터 표준에서는 기존의 미세 조정 이퀄라이저와 신호 처리 기술만으로 비트 오류율을 줄이는 데 충분했습니다. 그러나 고속 800G 이더넷에서는 더 높은 비트 오류율 문제에 대처하기 위해 더 복잡한 방법이 필요합니다.

순방향 오류 정정(FEC) 알고리즘

FEC(Forward Error Correction)는 비트 오류율을 줄이기 위해 널리 사용되는 기술입니다. 여기에는 수신기가 전송 오류를 감지하고 수정하는 데 도움이 되도록 데이터 전송에 중복 정보를 추가하는 작업이 포함됩니다. FEC 알고리즘은 데이터 프레임에 중복 비트를 추가하여 수신기가 손실되거나 손상된 데이터 비트를 재구성할 수 있도록 합니다. 이는 특히 고속 네트워크에서 데이터 전송의 신뢰성을 향상시키는 데 도움이 됩니다.

FEC의 중요성

FEC는 800G 이더넷과 같은 고속 네트워크에서 특히 중요합니다. 데이터 전송률이 높기 때문에 일반적으로 전송 시 비트 오류율이 더 높습니다. 따라서 비트 오류율을 최소화하고 고속 네트워크의 신뢰성을 보장하기 위해서는 보다 강력한 FEC 알고리즘이 필요합니다.

FEC의 트레이드오프와 장점

각 FEC 아키텍처는 코딩 이득, 오버헤드, 대기 시간 및 전력 효율성 측면에서 트레이드오프와 이점을 포함합니다. 다음은 몇 가지 일반적인 FEC 아키텍처와 그 특성입니다.

리드 솔로몬 코딩

리드 솔로몬 코딩은 데이터 저장 및 통신에 널리 사용되는 FEC 기술입니다. 오류 수정 성능이 뛰어나며 임의 오류로부터 데이터 프레임을 복구할 수 있습니다. 그러나 상대적으로 큰 중복성이 필요하므로 고속 네트워크에 큰 오버헤드가 발생할 수 있습니다.

LDPC(저밀도 패리티 검사) 코딩

LDPC 코딩은 고속 네트워크에서 널리 사용되는 효율적인 FEC 기술입니다. 코딩 오버헤드가 낮고 비트 오류율을 줄이는 데 효과적입니다. LDPC 코딩은 대기 시간과 전력 소비도 낮습니다.

BCH 코딩

BCH 코딩은 오류 정정 성능과 코딩 오버헤드 간의 균형을 달성하는 고속 통신에 적합한 FEC 기술입니다. 광섬유 통신 및 고속 데이터 저장에 일반적으로 사용됩니다.

복잡한 FEC 알고리즘

224Gb/s 시스템에서는 더 높은 비트 오류율 문제를 해결하기 위해 더 복잡한 FEC 알고리즘이 필요합니다. 이러한 알고리즘에는 데이터 전송의 신뢰성을 보장하기 위해 더 많은 중복 데이터와 더 정교한 오류 수정 메커니즘을 사용하는 것이 포함될 수 있습니다.

800G 이더넷의 에너지 효율성을 향상시키는 방법은 무엇입니까?

각 세대의 광 모듈의 전력 소비는 특히 800G 및 XNUMXG와 같은 고속 네트워크에서 증가하고 있습니다. 1.6T 이더넷. 광 모듈 설계가 더욱 효율적이 되어 비트당 전력 소비를 줄였음에도 불구하고 일반적으로 수만 개의 광 모듈을 보유하는 대규모 데이터 센터로 인해 모듈의 전체 전력 소비는 여전히 심각한 문제입니다.

에너지 효율성 과제

800G 이더넷의 에너지 효율성을 향상시키는 것은 특히 대규모 데이터 센터에서 중요한 과제입니다. 데이터 센터의 에너지 소비는 비용, 환경 및 지속 가능성에 중요한 영향을 미칩니다. 따라서 800G 이더넷 장치의 전력 소비를 줄이는 것이 중요합니다.

함께 패키지된 광학 장치

광학 모듈의 전력 소비 문제를 해결하는 한 가지 방법은 공동 패키지 광학 장치를 사용하는 것입니다. 이 기술은 광모듈 패키지 내에 광전자 변환 기능을 통합해 각 모듈의 전력 소모를 줄여주는 기술이다. 함께 패키지된 광학 제품은 더 높은 에너지 효율성, 더 작은 패키지 크기 등 다양한 이점을 제공할 수 있습니다.

Co-Packaging 기술의 장점

에너지 효율 개선

공동 패키지 광학 장치는 광전자 변환 기능을 광학 모듈에 통합하여 에너지 효율을 향상시킬 수 있습니다. 이러한 통합은 광신호 변환 및 전송 과정에서 에너지 손실을 줄입니다. 따라서 비트당 전력 소비는 감소하는 동시에 더 높은 에너지 효율을 제공합니다.

패키지 크기 감소

공동 패키징 기술은 또한 광학 모듈의 패키지 크기를 줄일 수 있습니다. 제한된 공간에 더 많은 장치를 배치해야 하는 대규모 데이터 센터의 경우 이는 특히 중요합니다. 패키지 크기가 작을수록 데이터 센터의 확장성과 레이아웃 유연성이 향상될 수 있습니다.

열 관리 개선

전력 소비가 낮기 때문에 함께 패키지된 광학 장치는 열을 덜 발생시킵니다. 이는 데이터 센터의 열 관리를 개선하여 냉각 수요를 줄이고 운영 비용을 낮추는 데 도움이 됩니다.

냉각 문제

그러나 함께 패키지된 광학 장치는 냉각 문제와 같은 새로운 과제도 안고 있습니다. 과열 및 성능 저하를 방지하려면 패키지 내부에 통합된 광전자 변환기에서 발생하는 열을 효과적으로 방출해야 합니다. 따라서 공동 패키징 기술의 성공을 위해서는 효율적인 냉각 솔루션을 설계하는 것이 필수적입니다.

1.6T 이더넷

1.6T 이더넷은 데이터 전송 및 통신 네트워크를 위한 고속 이더넷 기술로, 초당 1.6테라비트(1.6Tbps)의 데이터 전송 속도를 제공합니다. 네트워크 분야에서 최신 개발을 나타내며 800G 이더넷에서 업그레이드된 것입니다. 1.6T 이더넷은 800G 이더넷보다 두 배 빠르며 더 큰 대역폭을 제공합니다. 대규모 데이터 전송, 고화질 비디오, 클라우드 컴퓨팅, 고성능 컴퓨팅 및 기타 매우 높은 대역폭에 대한 요구 사항을 처리하는 데 적합합니다. 1.6T 이더넷은 일반적으로 PAM4(펄스 진폭 변조 4) 또는 고차 변조 방법을 사용하여 데이터를 전송하여 더 높은 데이터 전송 속도를 달성하는 고차 변조 기술을 사용합니다.

1.6T 이더넷은 데이터 센터 네트워크 및 네트워크 백본에서 중요한 애플리케이션을 가지고 있습니다. 대규모 데이터 센터 내 서버 간의 고속 상호 연결 요구 사항을 충족할 수 있으며, 다양한 데이터 센터와 네트워크 노드를 연결하기 위한 고속 네트워크 백본도 지원합니다.

800G 이더넷과 1.6T 네트워크의 타임라인

800G 이더넷의 개발은 이전 세대의 400G 이더넷을 기반으로 합니다. 지난 몇 년간 IEEE(전기전자공학회), OIF(광인터넷워킹 포럼) 등의 표준기관에서는 400G 네트워크에 대한 표준을 제정해 800G 발전의 기반을 마련했다. 1.6T 네트워크는 800G 이더넷을 더욱 발전시킨 것으로, 고속 네트워크 기술을 대표합니다. 1.6T 네트워크 개발은 아직 초기 단계지만 폭넓은 관심을 받고 있다.

2022년: 최초의 51.2T 스위치 칩 출시

2022년, 네트워크 업계는 최초의 51.2T 스위치 칩 출시라는 중요한 이정표를 달성했습니다. 이 스위치 칩은 64Gb/s의 800개 포트를 지원하여 800G 이더넷의 개발이 실용적인 하드웨어 단계에 진입했음을 나타냅니다. 동시에 이 기간에는 800G 광학 모듈의 첫 번째 배치에 대한 검증 작업이 시작되었습니다.

2023년: 표준 릴리스 및 개발 검증

2023년에 표준 조직은 상당한 진전을 이루었습니다. 먼저, IEEE는 802.3G 이더넷의 물리 계층 사양을 정의하는 IEEE 800df 표준의 첫 번째 버전을 출시했습니다. 한편, OIF는 224Gb/s 및 800Gb/s 채널을 갖춘 1.6G 및 112T 시스템 구축에 대한 지침을 제공하는 224Gb/s 표준도 발표했습니다.

향후 XNUMX년: 물리 계층 표준의 최종 결정

향후 800년 동안 표준 조직은 1.6G 이더넷에 대한 물리 계층 표준을 완성하기 위해 계속해서 열심히 노력할 것으로 예상됩니다. 여기에는 네트워크 장치의 상호 운용성과 성능을 보장하기 위한 사양의 추가 개선 및 테스트가 포함됩니다. 1.6T 네트워크에 대한 일정은 아직 명확하지 않지만 향후 네트워크 개발의 일부로 간주됩니다. 디지털 시대의 지속적인 발전에 따라 더 빠른 속도와 더 큰 용량에 대한 요구는 계속 증가할 것이며, XNUMXT 네트워크는 이러한 요구를 충족시킬 것으로 예상됩니다.

800G 및 1.6T 이더넷의 다양한 애플리케이션 시나리오

데이터 센터

초고밀도 데이터 저장

데이터 센터는 증가하는 데이터 수요를 충족하기 위해 많은 저장 용량과 빠른 데이터 전송이 필요합니다. 800G 및 1.6T 이더넷을 사용하여 스토리지 서버를 연결하고 초고밀도 데이터 스토리지를 구현할 수 있습니다. 예를 들어, 대규모 소셜 미디어 회사는 이러한 고속 이더넷 기술을 사용하여 사용자가 업로드한 엄청난 양의 사진과 비디오를 지원할 수 있습니다.

가상화 및 컨테이너화

가상화 및 컨테이너화 기술은 가상 머신이나 컨테이너 간에 리소스를 공유하기 위해 빠른 데이터 전송이 필요합니다. 800G 및 1.6T 이더넷을 사용하여 고대역폭 가상 머신 마이그레이션 및 컨테이너 통신을 제공할 수 있습니다. 예를 들어, 클라우드 서비스 공급자는 이러한 기술을 사용하여 고객의 가상화 워크로드를 지원할 수 있습니다.

클라우드 컴퓨팅

탄력적인 컴퓨팅 리소스

클라우드 컴퓨팅은 탄력적인 컴퓨팅 리소스 기능을 제공하지만 이를 위해서는 고속 네트워크 연결이 필요합니다. 800G 및 1.6T 이더넷을 사용하여 클라우드 컴퓨팅 사용자 간에 빠른 데이터 전송을 제공할 수 있습니다. 예를 들어, 과학 연구 기관은 이러한 고속 네트워크 연결을 사용하여 클라우드에서 복잡한 시뮬레이션 및 데이터 분석 작업을 실행할 수 있습니다.

클라우드 스토리지 및 백업

클라우드 스토리지 및 백업 서비스는 데이터의 보안과 가용성을 보장하기 위해 대용량과 고속 전송이 필요합니다. 이러한 고속 이더넷 기술을 사용하여 클라우드 저장 장치와 데이터 백업 서버를 연결할 수 있습니다. 예를 들어 기업에서는 이를 사용하여 중요한 비즈니스 데이터를 백업할 수 있습니다.

빅 데이터

데이터 전송 및 분석

빅데이터 분석에는 많은 데이터 전송 및 처리 능력이 필요합니다. 800G 및 1.6T 이더넷을 사용하면 데이터 소스에서 분석 플랫폼으로 대규모 데이터 세트를 전송하고 데이터 처리 프로세스를 가속화할 수 있습니다. 예를 들어, 의료 기관은 이러한 고속 네트워크를 사용하여 환자의 많은 의료 기록을 분석하여 진단 및 치료를 개선할 수 있습니다.

실시간 데이터 스트림

실시간 데이터 스트림 처리를 위해서는 데이터가 네트워크에서 매우 짧은 대기 시간으로 전송되어야 합니다. 이러한 고속 이더넷 기술은 금융 거래 모니터링, 스마트 시티 모니터링 등 실시간 데이터 스트림 애플리케이션을 지원하는 데 사용될 수 있습니다. 예를 들어, 금융 기관에서는 이를 사용하여 대량의 거래 데이터를 모니터링하고 분석하여 잠재적인 사기 활동을 탐지할 수 있습니다.

고성능 컴퓨팅

과학적 연구

고성능 컴퓨팅은 과학 및 엔지니어링 분야의 복잡한 문제를 해결하는 데 사용됩니다. 800G 및 1.6T 이더넷은 슈퍼컴퓨터와 데이터 센터를 연결하고 과학자들의 시뮬레이션 및 모델 계산을 지원하는 데 사용될 수 있습니다. 예를 들어, 항공우주 회사는 이러한 고속 네트워크를 사용하여 항공기의 성능과 안전을 시뮬레이션할 수 있습니다.

인공지능 훈련

인공지능 훈련에는 많은 데이터 전송과 연산 능력이 필요합니다. 이러한 고속 이더넷 기술은 GPU 클러스터와 데이터 스토리지를 연결하여 딥 러닝 모델 훈련을 지원하는 데 사용될 수 있습니다.

의료

원격 의료 및 모니터링

앞으로는 원격 의료와 모니터링이 주요 트렌드가 될 것입니다. 800G 및 1.6T 이더넷 기술은 원격 수술 및 환자 모니터링을 포함한 고품질 원격 의료 서비스를 지원합니다.

유전체학 및 약물 개발

의료 부문에는 유전체학 연구 및 약물 개발을 위한 대규모 데이터 처리 기능이 필요합니다. 고속 이더넷은 대량의 유전자 및 약물 데이터를 전송하는 데 사용되어 의학 연구를 가속화할 것입니다.

자율 주행

고화질 지도 및 센서 데이터

자율주행차는 정확한 위치 파악과 환경 인식을 달성하기 위해 고해상도 지도와 센서 데이터가 필요합니다. 이러한 대규모 데이터 전송에는 800G 및 1.6T 이더넷 기술이 사용되어 자율주행의 안전성과 신뢰성이 향상됩니다.

차량통신

자율주행에는 차량 간, 차량과 인프라 간 통신이 매우 중요합니다. 고속 이더넷은 차량 간 실시간 통신을 지원하여 충돌을 방지하고 교통 효율성을 향상시킵니다.

결론

800G 및 1.6T 이더넷의 출현은 중요한 기술 혁신입니다. 이를 통해 더 큰 데이터 페이로드를 처리하고 더 높은 성능 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 400G가 대규모로 구축되고 있지만 800G의 데이터 속도에 도달하기까지는 아직 갈 길이 멀고 1.6T의 최적 경로는 여전히 불확실합니다. 불과 몇 년 안에는 의심할 여지 없이 더 높은 용량, 더 빠른 속도, 상당한 효율성 개선이 필요할 것입니다. 이러한 신기술의 확산에 대비하기 위해서는 오늘부터 설계와 기획을 시작해야 합니다.